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1、自动导引运输车（AGV）研究报告,一、概述 自动导引运输车（AGV）在汽车生产中已得到广泛的应用，该项技术在国内的发展也非常的成熟，但我公司在在这个领域还是个空白，我们对AGV自动导引运输车的了解还仅限于感观上对其功能性的了解，至于AGV自动导引车的工作原理，系统的构成都来源与其供应商的介绍，并没有真正的涉足该领域。为了扭转该局面，为了适应新形势发展的需要，我部门今年将自动导引运输车（AGV)技术,作为研究课题，填补我公司这项空白。,课题难点 由于该项目对我部门而言，属于全新领域，在以往的项目中，AGV核心部分都是由承包商完成的，对AGV的认识、了解只是从感观上及功能性了解，对于核心部分如：A
2、GV寻迹系统、驱动系统、供电系统、控制系统、车辆管理系统（调度系统）、通训系统等并不撑握。AGV技术在汽车生产得到广泛应用至今已有十多年的历史，而我们一切都得从新开始做起，在短期内撑握上述知识点，难度可想而知。所以我们要克服上述困难就得不断的学习新技术、新知识来充产自已。,课题目标1、掌握AGV自动导引车各功能模块工作原理2、掌握驱动电机选型计算3、掌握电池成组选型计算4、掌握AGV自动导引车路径规划、地标设置5、掌握AGV自动导引车寻迹纠偏及弯道计算模型6、掌握AGV自动导引车控制系统各模块的功能,二、AGV小车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)，通常也称为AG
3、V小车,指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，可以充电以蓄电池或采用无接触供电为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，AGV车则依靠电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。,三、AGV车发展史 AGV扮演物料运输的角色已经50多年了。第一辆AGV诞生于1953年，它是由一辆牵引式拖拉机改造而成的，带有车兜，在一间杂货仓库中沿着布置在空中的导线运输货物。上世纪五十年代末到六十年代初期时，已有多种类型的牵引式AGV用于工厂和仓库。1973年，位于
4、瑞典卡尔马市的沃尔沃装配厂着手发展异步设备装配线，来替代传统的传送带式装配线，为此由计算机控制的装配型AGV数量达到了280辆。,20世纪70年代中期，由于负载AGV的引入，AGV产业得到了第一次较大的发展。由于这些负载AGV能够为物料处理领域提供多功能的服务而被广泛,用AGV车替代装配线,接受，例如工厂里的工作站台，传送设备，以及控制系统和信息系统之间的连接等。目前许多大型企业都拥有上百个负载AGV系统运转着。这些 AGV系统在仓库、工厂、以及其它工商业领域中得到了广泛的运用。四、目前国内状况AGV在我国的研究及应用起步较晚。20世纪70年代后期，北京起重运输机械研究所研制了三轮式AGV。8
5、0年代后期，北京机械工业自动化研究所为二汽研制了应用在立体化仓库中的AGV，沈阳自动化研究所为金杯汽车公司研制了汽车发动机及动力总成装配用的AGV。,90年代，清华大学国家CIMS（集成制造技术CIMS代表了当今工厂综合自动化的最高水平，被誉为是未来的工厂）工程中心将从国外引进的AGV成功地应用于EIMS（企业资讯管理系统）的实验研究；清华大学计算机技术应用系研制了用于邮政中心的AGV；昆明航舶设备研究所研制了激光导向式AGV以及吉林工业大学智能车辆课题组为汽车装配线研制了视觉导向AGV等。目前国产AGV在国内的应用主要在汽车装配线行业，国内AGV技术激光导航器等关键部件还是需要进口。,201
6、5年国产AGV机器人增长4280台，较去年同比增长34%，其中AGV产品销售占比51%，AGC占比45%，激光叉车仅占4%的销量。,2015年AGV市场新增需求主要来自汽车、3C、电商、烟草行业，其中汽车制造业仍然是最为主要的市场。汽车应用领域趋于成熟，也是用量最大的领域，新建汽车厂拉动较为明显，诸如佛山一汽大众新厂、成都神龙新汽车厂的建成对AGV增量贡献明显；其次在电商领域的应用也有不错的表现，2015年一些电商建设物流基地，对AGV需求较为旺盛；再者，在3C电子制造业领域也是需求明显，特别是家电制造。未来三年，流通物流领域和3C电子制造领域对AGV需求将有突破性的进展，增长速度将超过45%
7、，行业将引领快速的发展时期。2015年AGV市场规模大约为5亿元人民币，较去年增长20%。,五、AGV小车优点（1）自动化程度高；由计算机，电控设备，电磁应传感器,激光反射板等控制。当车间某一环节需要运送工件时，由工作人员向计算机终端输入相关信息，计算机终端再将信息发送到中央控制室，由专业的技术人员向计算机发出指令，在电控设备的合作下，这一指令最终被AGV接受并执行将工件送至相应地点。（2）充电自动化；当AGV小车的电量即将耗尽时，它会向系统发出请求指令，请求充电（一般技术人员会事先设置好一个值），在系统允许后自动到充电的地方“排队”充电。,另外，AGV小车的电池寿命很长（2年以上），并且每充
8、电15分钟可工作4h左右。（3）美观，提高观赏度，从而提高企业的形象。（4）方便，减少占地面积；生产车间的AGV小车可以在各个车间穿梭往复。六、AGV车引导技术1、电磁感应技术在AGV运行路径上，开设1条宽5mm、深约15mm的敷线槽，并将导线通以5至30kHz的交变电流形成沿导线扩展的交变磁场。车上对称设置2个电磁传感器，利用电磁感应原理，通过检测电磁信号的强度，引导车辆沿埋设的路线行驶。电磁感应技术工作原理,如图一所示,电磁导向分单频制和多频制导向,前者是在整个线路上通以单频率电流，通过通断电流信号控制运行。这种方式要求设置集中控制站，并在各线路的交叉和分支处装设传感标志和分支路段的通断接
9、口。后者是在每个环线或分支路线上通以不同频率的电磁信号，AGV接收到相应频率的电磁信号时才能运行。此导向方法可靠性高，但是对地面的平整度要求高，改变运行路径困难。,除变频电磁感应埋线导向外，还有磁场强度固定的磁带和磁钉导向方式，其导向原理也是通过车上对称设置的2个电磁传感器检测车辆相对运行路径的偏离程度来引导车辆。如图二,（图二）AGVl车运行路径磁条,2、激光检测技术AGV实时接收固定设置的3点定位激光信号，通过计算测定其瞬时位置和运行方向，然后与设定的路径进行比较，以引导车辆运行。激光导向智能车激光检测技术的导向与定位精度较高，且提供了任意路径规划的可能性。但成本高，传感器和发射或反射装置
10、的安装复杂，位置计算也复杂。,激光引导仪,3、光学检测技术采用光学检测技术引导AGV的运行方向，一般是在运行路径上铺设1条具有稳定反光率的色带。车上设有光源发射和接收反射光的光电传感器，通过对检测到的信号进行比较，调整车辆的运行方向。4、超声检测技术超声检测技术是利用墙面或类似物体对超声波的反射信号进行定位导向，因而在特定的环境下可以提高路径的柔性。同时由于不需要设置反射镜面，也降低了导向成本。但是，当运行环境的反射情况比较复杂时，应用还十分困难。,5、惯性导航技术采用陀螺仪检测AGV的方位角并根据从某一参考点出发所测定的行驶距离来确定当前位置，通过与已知的地图路线进行比较来控制AGV的运动方
11、向和距离，从而实现自动导向。6、图像识别技术采用图像识别技术2种方法，其一就是利用CCD系统动态摄取运行路径周围环境图像信息，并与拟定的运行路径周围环境图像数据库中的信息进行比较，从而确定当前位置及对继续运行路线做出决策。这种方法不要求设置任何物理路径，因此，在理论上是最佳的柔性导向。,但实际应用还存在问题，主要是实时性差和运行路径周围环境信息库的建立困难。其二就是标识线图像识别方法，它是在AGV运行所经过的地面上画1条标识明显的导向标线，利用CCD系统动态摄取标线图像并识别出AGV相对于标线的方向和距离偏差，以控制车辆沿着设定的标线运行。7、坐标检测技术采用微型电子坐标传感器通过对电磁场的测
12、量可以确定传感器相对于起始点的2个转角，即横摆角和俯仰角。由于1个传感器只能测量出相对于起始点的方位角，不能给出车辆运行距离，即不能确定当前位置，因此，需要采用双坐标传感器进行定位,利用坐标传感器可以实现AGV沿预先规划的路径运行。但是微型电子坐标传感器受电磁场的干扰较大。因此，远距离运行时的定位精度较低。,七、AGV车驱动形式1、两轮差速的行走机构 如图所示小车靠两侧行走驱动轮差速转向因此不必设置舵轮。,该小车机构简单、工作可靠、成本低。在自动运行状态下小车能做前进、后退行驶并能垂直转弯机动性好。和带舵轮的四轮行走机构小车相比，该车由于省去了舵轮不仅可以省去两台驾驶马达，还能节省空间小车可以
13、做的更小些。近年来这种机构的小车得到广泛应用，为了提高行驶时车体横向稳定性还可将两轮差速的四轮行走机构改进为将支承轮由原来的两个增加到四个分别布置在小车底盘的四个角处。,2、三轮行走机构 三轮行走机构的agv小车三个车轮分别布置在等腰三角形的三个顶点上前轮既是舵轮又是行走驱动轮后面两个车轮是无动力支承轮。三轮行走机构的AGV小车结构简单、控制容易、工作可靠、造价低。该车手动时可前进、后退和转弯。自动运行时只能单向行驶转弯时后轮中点轨迹偏离导引线轮迹呈曳物线。,3、带舵轮的四轮行走机构 带舵轮的四轮行走机构是在三轮行走机构基础上演变过来的，它相当于把两个三轮车合并在一起两支承轮对称地布置在小车前
14、后的中线上，,前后车轮分别对称布置在以两支承轮支点为底边的等腰三角形顶点处。前后车轮既是舵轮又是行走驱动轮。这种AGV小车在自动运行状态下可全方位行驶。转弯时前后车轮均能跟踪导引线轨迹，机动性比三轮车好，适用于狭窄通道作业环境。4、其它形式的行走机构近年来国外公司不断研究出新的行走机构。其中最有代表性的深圳市欧铠机器人的行走机构。该行走机构设计新颖、机构紧凑四个驱动车轮以铰接形式分别布置在底盘的四个角上。,运行时分别控制四个车轮的转向和转速利用速度矢量合成原理实现驾驶。这种AGV小车可实现全方位行驶5、舵轮（舵机）,安装法兰,旋转齿轮,行走轮,旋转伺服电机,行走伺服电机,八、AGV车运行控制系
15、统AGV车运行控制系统，也称为AGV地面管调度系统。它包括AGV的任务管理、车辆管理、交通管理、IO管理、通信管理、车辆仿真、路径管理、图形监视等内容。具有以下功能：1：交通管制功能，可避免多台AGV运行时在交叉及转弯“撞车”的现象，可以设置多个管制区域。2：实时动态显示AGV的位置信息。3：在线远程控制功能，实时改变AGV的各种参数。,4：实时显示AGV功能状态信息。5：可与ERP系统对接实现实时自动更改路线，站点功能。（ERP是针对物质资源管理（物流）、人力资源管理（人流）、财务资源管理（财流）、信息资源管理（信息流）集成一体化的企业管理软件。）,当AGV小车电池的电量不足时会自动请求充电
16、,由管理和控制系统发出充电指令，AGV小车自动行驶至充电站进行充电。,AGV调度系统显示界面,AGV无线交通管制系统采用无线局域网络进行无线通讯互相管制的，解决了生产物流系统中多台AGV通过路线交叉口时发生“打架”的现象，使AGV在生产物流系统中的运用更加顺畅、更加人性化、自动化和无人化。,AGV监控管理系统,AGV地面调度系统还包含了AGV监控管理系统，如上图所示，监控管理系统通过显示界面，实时显示系统内各车辆的当前位置。在AGV车运行路径（轨迹）上安装了一些地标，在AGV车工作地点也设有地标，监控管理系统通过地标来判断各车辆当前的位置。如交通管理系统也通过地标信息来管理车辆路径在交叉处的管
17、理状况，信息管理系统也通过地标信息及各车辆之间的无线网络通讯信息，调度系统综合上述信息，指挥车辆相互避让，确保AGV车运行道路畅通无阻。,九、AGV车应用技术中心预批量装配线中用于牵引装配台车AGV车,技术中心预批量装配线用于分装区底盘三种车型的前悬动力总成、后悬总成到装配线装配工位间转运单举升AGV车,技术中心预批量装配线用于动力总成到装配线装配工位转运双举升AGV车,一汽通用用于焊装与涂装白车身转运负载AGV车,一汽轿车股份有限公司动力总成分装后与总装线装配工位间双举升AGV车,一汽轿车股份有限公司总装线物料牵引AGV车,十、市场发展特点1.同质化与价格战导致利润缩水 2015年市场主要活
18、跃的AGV机器人企业主要有60家左右，在国内AGV市场占据90%的市场，外资AGV机器人品牌进入中国市场的时间并不算晚，但由于此前中国AGV应用市场尚未真正打开，因此外资品牌并没有花太多的精力挖掘这一市场，而这恰巧给了国内AGV企业抢占先机，扎根立足国内市场的机会。此外，国内AGV机器人高性价比优势以及为客户提供的个性化服务也是国产厂商取胜市场的关键因素。,但是正是因此，国内企业的一哄而上造就产品的同质化与价格战。2015年部分AGV产品均降价15-25%左右，整体行业利润不断缩水。目前AGV机器人的主要配件材料基本都需要从国外进口，成本控制难度较大，但业内有部分企业为了拿订单、抢市场，不惜牺
19、牲产品质量，以达到节约成本、降低价格的目的，给同行带来生存压力，不得不降价销售，这直接导致AGV行业的平均利润不断缩水。2015年AGV单品毛利润平均达不到20%。,2.行业整合趋势明显任何一个产业发展到一定阶段都需要整合，AGV机器人产业整合提早到来，主要方式为横向整合，主要表现为资本整合，在AGV领域目前没有自上而下的垂直产业链整合。产业整合是大势所趋。在这个趋势面前，具体厂商的命运，顺昌逆亡，没有商量余地；在这个过程中，重型产业，唯大且强者能生存下来；必须超越产品和生意的经营理念，从产业的角度思考问题。,3.行业标准难统一制约产业发展目前我国AGV技术标准的制定明显落后于行业发展，导致产
20、品层次不齐。共同建立健全完善的AGV服务体系是行业目前亟待解决的问题。对于AGV的市场而言，一旦服务做不到位，用户对AGV产品的信心就会下降。,4.核心零部件与技术制约目前，国内很多AGV制造商基本上除了山寨仿造一些简单产品之外根本没有自己的技术，更谈不上核心技术，只是买来一个廉价的方案和配件就开始着手组装制造，AGV产品在多种环境下应用的功能性和稳定性得不到任何技术保障，也无法对现有AGV进行技术性升级。其次，核心部件，包括一些控制系统、核心算法、电机、电池和激光头，这些优质部件基本掌握在国外，国内企业需花更多的成本在这些产品上。,3.行业标准难统一制约产业发展目前我国AGV技术标准的制定明显落后于行业发展，导致产品层次不齐。共同建立健全完善的AGV服务体系是行业目前亟待解决的问题。对于AGV的市场而言，一旦服务做不到位，用户对AGV产品的信心就会下降。,谢谢！,
